Это накопление жиров и последующее увеличение продолжительности жизни червей можно стимулировать, просто скармливая животных мононенасыщенными жирными кислотами, такими как те, что содержатся в оливковом масле. Исследователи полагают, что, поскольку многие виды имеют схожие паттерны метаболизма жиров, возможно, результаты могут быть распространены на других животных, включая людей.Открытие предполагает, что накопление определенного типа жира действительно может быть полезным. Это стало неожиданностью для исследователей, поскольку было показано, что строгое ограничение калорийности увеличивает продолжительность жизни многих животных.
«В течение некоторого времени мы знали, что метаболические изменения могут повлиять на продолжительность жизни, но мы ожидали, что долгоживущие животные в нашем исследовании будут тоньше», — сказала Энн Брюне, доктор философии, профессор генетики. «Вместо этого они оказались толще. Это было большим сюрпризом».Брюнет, который также является заместителем директора Стэнфордского центра биологии старения им.
Пола Ф. Гленна, является старшим автором исследования, которое будет опубликовано 5 апреля в журнале Nature. Ведущий автор — аспирант Шуо Хань.
Изучение эпигенетикиИсследователи начали свое исследование как способ изучить эпигенетику, процесс, с помощью которого организмы модулируют экспрессию своих генов в ответ на сигналы окружающей среды, не изменяя лежащую в основе последовательность своей ДНК. В этом случае исследователи изучали, как эпигенетические белковые комплексы, которые добавляют или удаляют химические метки на машине упаковки ДНК клетки, могут взаимодействовать с метаболическими изменениями у круглого червя, влияя на продолжительность его жизни.
«Хорошо известно, что эпигенетические белковые комплексы и метаболические пути влияют на продолжительность жизни многих животных», — сказал Брюне, который также является профессором Микеле и Тимоти Баракетт. «Но до сих пор мы не знали, почему и были ли эти два процесса каким-то образом связаны».Хан и Брюне намеревались изучить эффект блокирования активности комплекса белков, называемых КОМПАС, на метаболизм лабораторных круглых червей. Круглые черви являются популярной моделью на животных для изучения долголетия из-за их относительно короткой продолжительности жизни и простоты ухода. Вместе белки COMPASS добавляют химические метки, называемые метильными группами, к компоненту клеточного механизма упаковки ДНК, называемому гистоном.
Присутствие или отсутствие этой метки влияет на то, остается ли ДНК плотно намотанной, как нить на катушке, или разворачивается, позволяя экспрессировать ее гены.Уменьшение количества метильных меток на гистоне делает ДНК недоступной, и исследователи в лаборатории Брюне ранее показали, что черви, лишенные активности COMPASS, живут примерно на 30 процентов дольше своих сверстников.
Хан хотел знать, почему.«Мы думали, что эта эпигенетическая модификация, вызванная КОМПАСОМ, может имитировать ограничение в питании», — сказал Брюне. «Таким образом, мы начали изучать метаболизм и содержание жира у червей, лишенных активности COMPASS».Хан отметил, что черви, лишенные функционального комплекса КОМПАС, не только живут дольше своих сверстников, но и накапливают жиры в кишечнике.
Более тщательное изучение с помощью аналитического метода, называемого газовой хроматографией, в сочетании с масс-спектрометрией, показало, что жир был в первую очередь особым классом, называемым мононенасыщенными жирными кислотами — тем же самым видом жира, который содержится в оливковом масле, орехах и авокадо.«Это было захватывающе, но для того, чтобы понять, почему это произошло, потребовалось время», — сказал Брюне. Это потому, что КОМПАС действует в первую очередь на ткань зародышевой линии, которая производит яйцеклетки и сперму.
Но жир, который наблюдал Хан, накапливался в кишечнике.Запрещение КОМПАСА
Хан обнаружил, что подавление активности COMPASS в зародышевой линии каким-то образом вызывает специфическое увеличение экспрессии ферментов, которые превращают полиненасыщенные жиры в мононенасыщенные жиры в кишечнике животных. Хотя метод связи между зародышевой линией и тканью кишечника все еще исследуется, открытие было интригующим. Было доказано, что люди с диетой, богатой мононенасыщенными жирами, имеют меньший риск сердечных заболеваний и диабета, а некоторые исследования показали, что долгожители накапливают больше мононенасыщенных жиров, чем люди, не достигшие долгого возраста.«Мы хотели знать, важно ли это накопление мононенасыщенных жиров для продолжительности жизни», — сказал Брюне, — «поэтому мы скармливали как мононенасыщенные, так и полиненасыщенные жиры непосредственно червям.
Мы обнаружили, что мононенасыщенные жиры накапливаются в кишечнике червей и увеличивают их количество. продолжительность жизни, даже когда КОМПАС не подвергся мутации. Напротив, полиненасыщенные жиры не имели такого же эффекта ».
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы понять, как накопление мононенасыщенных жирных кислот может способствовать увеличению продолжительности жизни. Некоторые возможности включают доступность быстрой энергии в накопленном жире или тот факт, что жир может обеспечивать доступный источник сигнальных молекул на основе липидов для облегчения связи между клетками или тканями.
В качестве альтернативы мононенасыщенные жиры могут помочь сохранить текучесть липидных мембран, которые окружают и защищают клетки.